六极以上电机设计计算公式

马达性能核算 永磁电机计算 机种型号: 核准: 确认: 作成: 机种编号: 本使用中不许自行改动,以防计算结果错误.(当前版本:A/1.0) 一、产品技术要求: 额定电压:Uh 12 V/DC 额定转速:nh 2600 rpm 额定电流:Ih A 额定转矩:Mh Nm 额定功率:P2 50 W 额定效率:ηh % 环境温度: 85 ℃ 工作模式: S1:连续运转工作模式 二、产品技术参数:(尺寸单位通常用cm,线径用mm) 1.电机极数 2P= 1 极 2.机壳外径 Dc= 7 cm 3.机壳厚 hc= 0.25 cm 4.机壳等效长 lc= 8 cm 5.磁瓦厚度 hm= 0.7 cm 6.磁瓦内半径 Rmi= 2.55 cm 7.磁瓦长度 Lm= 3.8 cm 8.磁瓦宽度 Bm= 5.8 cm 9.磁瓦等效夹角 αm= 130.56 度 10.磁瓦有效面积 Sm= 17.6040605805 cm2 11.永磁体排号 Y30 永磁体性能 Br= 0.395 T Hcb= 255 KA/m Hcj= 255 KA/m BH(max)= 32 J/m3 Φr= 6.9536039293 cm3 6.9536039293 10-4Wb Fm= 178.5 A 12.转子外径 D2= 5 cm 13.转子槽数 Z2= 12 槽 14.转子齿距 t2= 1.3089969167 cm 15.转子气隙高度 δ= 0.05 cm 16.转子冲片参数 (见图2) 槽口宽度 b02= 0.28 cm 槽口高度 h02= 0.125 cm 转子齿宽度 bt2= 0.38 cm 轴孔直径 D0= 0.8 cm 槽底圆中心半径 Rz1= 1.43 cm 槽底圆半径 r1= 0.19 cm 槽上部圆角半径 r2= 0.1 cm 17.铁心长度 Lt2= 3.2 cm 18.换向器直径 DK= 2.25 cm 19.换向器片数 K= 12 片 20.虚槽数 Ak= 1 cm 21.电刷宽长 a/b= 0.8 0.8 22.电刷面积 Sk= 0.64 cm2 23.每半槽圆心角 β= 15 度 24.转子槽面积 Ss= 0.5993220745 cm2 可用CAD:bo;List 求Ss= 0.6355 cm2 三、磁路计算:(半磁路法)(注:以下Ht2为齿的磁密度) 1.漏磁系数 σ= 1.1 2.铁心叠装系数 Kfe= 0.95 3.机壳横载面积 Sc= 2 cm2 4.极弧系数 αδ= 0.7253333333 5.机壳磁路长度 Lc= 5.3014375125 半磁路 6.转子齿面积 St2= 1.1552 cm2 7.转子齿高度 ht2= 1.26 cm 8.转子轭高度 hj2= 0.84 cm 9.转子轭面积 Sj2= 2.5536 cm2 10.气隙系数 Kδ= 1.1274033642 11.气隙磁压降 Fδ= 450.9613456609 *Bδ 12.气隙磁通 Φδ= 18.230 *Bδ 13.机壳磁密度 Bc= 5.0131440316 *Bδ 14.机壳磁场强度 10#钢查Bc得Hc(A/cm) 15.机壳磁压降 Fc= 5.3014375125 *Hc(A) 16.转子齿磁密度 Bt2= 3.6260302401 *Bδ 17.转子齿磁场强 硅钢片由Bt2表查得Ht2 18.转子磁压降 Ft2= 1.26 *Ht2 19.转子轭磁密度 Bj2= 3.5693951011 *Bδ 20.转子轭磁路长 Lj2= 1.288052966 cm 21.转子轭磁场强 硅钢片由Bt2表查得Hj2 22.转子轭磁压降 Fj2= 1.288052966 *Hj2 FM 1.785 0 23.总磁压降 ΣF= Fδ+Fc+Ft2+Fj2 气隙总磁通 0 7.2918458641 24.总磁通 ΣΦ= σ*Φδ 25.铁磁工作图(表1及图3) 26.两线之交点为工作磁通点,通过该点 可查得: Bδ= 0.3 T Bc= 1.5039432095 T Φδ= 5.4688843981 10-4wb Bt2= 1.087809072 T Bj2= 1.0708185303 T 表1 0.0598861201 0.1224742456 0.1625728248 0.2740162928 0.5215417807 1.112724906 气隙磁密 Bδ T 0.1 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 气隙磁通 Φδ= 18.23 Bδ 10-4wb 1.822961466 3.6459229321 4.5574036651 5.4688843981 6.3803651311 7.2918458641 气隙磁压降 Fδ= 450.9613456609 Bδ A 45.1 90.1922691322 112.7403364152 135.2884036983 157.8364709813 180.3845382644 机壳磁密 Bc= 5.0131440316 Bδ T 0.5013144032 1.0026288063 1.2532860079 1.5039432095 1.7546004111 2.0052576126 机壳磁场 Hc(对应机壳磁密查表) A/cm 2.5 5.7 8.9 25.5 67.5 173 齿部磁密 Bt2= 3.6260302401 Bδ T 0.362603024 0.725206048 0.90650756 1.087809072 1.269110584 1.450412096 齿部场强 Ht2(cm转为m*0.01) A/cm 0.606 0.815 1.05 1.41 2.38 6.69 齿轭磁密 Bj2= 3.5693951011 Bδ T 0.3569395101 0.7138790202 0.8923487753 1.0708185303 1.2492882854 1.4277580404 齿轭场强 Hj2(cm转为m*0.01) A/cm 0.6 0.805 1.03 1.37 2.22 5.25 机壳磁压降 Fc= 5.3014375125 Hc A 13.2535937812 30.2181938212 47.1827938612 135.1866565688 357.8470320938 917.1486896625 齿部磁压降 Ft2= 1.26 Ht2 A 0.76356 1.0269 1.323 1.7766 2.9988 8.4294 齿轭磁压降 Fj2= 1.288052966 Hj2 A 0.7728317796 1.0368826376 1.326694555 1.7646325634 2.8594775845 6.7622780715 总磁压降 ΣF=Fδ+Fc+Ft2+Fj2 A 59.89 122.47 162.57 274.02 521.54 1112.72 总磁通 ΣΦ=σ*Φδ 10-4wb 2.0052576126 4.0105152253 5.0131440316 6.0157728379 7.0184016442 8.0210304505 四、电路计算: 1.绕组方式 单叠 2.效率估计 η= 0.65 *100% 3.并联支路对数 α´= 1 对 4.反电动势初算 Ei´= 9.2 V 5.空载转速 no= 2990 cm 比例系数 Kk= 1.15 6.绕组导体数 Nc´= 337.5741214793 根 取整后导体数 Nc= 336 根 7.总绕线匝数 Wz= 168 *100% 8.每个线圈匝数 w= 14 匝 9.设定槽满率 Ks´= 0.3 *100% 10.导线并联根数 Nb= 1 根 11.计算线规格 Dsu´= 0.8013306397 mm 12.线绝缘层厚 Deu´= 0.09 mm 13.确定线规格 Dcu= 0.71 mm 14.实际槽满率 Ks= 0.5648683366 *100% 15.20℃时导线Ω ρ20= 0.2139 Ω/m 16.绕组两端直线部分长度 Ld= 0.5 cm 17.端部长度系数 Kd= 0.75 18.每匝线圈平均长度 Lwx= 19.18097225 cm 19.转子电阻短路系数 Kλ= 0.97 *100% 20.转子电阻 R220= 1.6714847794 Ω 21.转子工作电阻 R275= 2.0346148478 Ω 五、工作特性: 1.输入电流 Ia(A) 2.一对电刷电压降 △Ukb= 0.5 V 3.反电势 Ei= Uh-R275*Ia 4.转速 n= 326.5225877404 *Ei 5.换向器线速度 Vk= 0.0011780972 *n(m/s) 6.转子铜损耗 Pcu2= 2.0346148478 *Ia2w 7.电刷铜损耗 Pkb= 0.5 *Ia2w 8.硅钢片比重 γfe= 7.800 g/cm3 9.铁心单位铁损耗系数(1.5T、50Hz) pfe= 4 W/Kg 10.合成铁损系数 (1～3)= 1.5 11.转子齿重 Gt2= 0.1362396672 Kg 12.转子轭重 Gj2= 0.1026221681 Kg 13.转子铁损 Pfe= 0.0000224461 n1.3 14.电刷对数 Ps= 1 对 电刷横截面积 Sk= 0.64 cm2 电刷压强 Pb= 3 N/cm3 磨擦系数 ζ= 0.3 机械损耗系数 Kj= 0.04 *100% 15.电刷与换向器间磨擦损耗 Ppb= 1.3571680032 n*10-3W 16.轴承及风磨损耗 Pwf= 0.6666666667 n*10-3W 2 4 6 8 10 12 17.总机械磨损 Pmec= 2.0238346699 n*10-3W 9.9510809456 11.2247629724 0 0 0 0 功率 18.总损耗 ΣP= Pcu2+Pkb+Pfe+Pmec 41.46 23.38 0.00 0.00 0.00 0.00 效率 19.输入功率 P1= 12 *Ia 2426.3143487103 1097.6189384057 -231.0764718988 -1559.7718822033 -2888.4672925079 -4217.1627028124 转速 20.输出功率 P2= P1-ΣP W 21.效率 η= P2/P1 *100% 22.输出转矩 M2= 9.549*P2/n Nm 23.工作特性图 转子电流 Ia A 2 4 6 8 10 12 电阻压降 UR2= 2.0346148478 *Ia V 4.0692296956 8.1384593911 12.2076890867 16.2769187822 20.3461484778 24.4153781734 电刷压降 △Ukb= 0.5 V V 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 反电势 Ei= Uh-Ukb-UR2 T 7.4 3.3615406089 -0.7076890867 -4.7769187822 -8.8461484778 -12.9153781734 转速 n= 326.5225877404 *Ei r/min 2426.3143487103 1097.6189384057 -231.0764718988 -1559.7718822033 -2888.4672925079 -4217.1627028124 转子铜损耗 Pcu2= 2.0346148478 *Ia2 W 8.1384593911 32.5538375645 73.2461345201 130.2153502579 203.461484778 292.9845380803 电刷损耗 Pkb= △Ukb*Ia W 1 2 3 4 5 6 铁损耗 Pfe= 0.0000224461 *10-6n1.3 W 0.0000005644 0.0000002012 0 0 0 0 机械损耗 Pmec= 2.0238346699 n*10-3W W 4.9104590989 2.2213992618 -0.4676605752 -3.1567204123 -5.8457802494 -8.5348400864 总损耗 ΣP= Pcu2+Pkb+Pfe+Pmec W 14.0489190544 36.7752370276 0 0 0 0 输入功率 P1= 12 *Ia W 24 48 72 96 120 144 输出功率 P2= P1-ΣP W W 9.9510809456 11.2247629724 0 0 0 0 效率 η= P2/P1 *100% % 41.46 23.38 0.00 0.00 0.00 0.00 转矩 M2= 9.549*P2/n Nm N.M 0.0391634629 0.0976525257 0 0 0 0马达性能核算 总矫顽力:F(KA)气隙总磁通:Φ10^(-4)wb铁磁工作曲线作者:槽满率一般设定为0.35-0.4之间视漆包线外径大小及绕线而定.作者:比例系数(Kk=1.1-1.3)一般取1.15作者:铁氧体:1.1;钕铁硼:1.06;铝镍钴:1.3作者:冲片厚度t:0.35mm时取0.94;t:0.5mm时取0.95;作者:绕线需要更大线径,同时考虑到绕线工艺时所采用多根线并联绕线的根数.作者:包括绝缘层的厚度作者:包括绝缘层的厚度作者:可查表查出作者:经验估算值作者:填写的是短路的系数,跟椐绝缘效果进行估算,一般取(0.95-0.99)作者:每上升1℃时电阻增加0.00395倍作者:经验值估算作者:一般为:0.02-0.06结合实际经验选取作者:查电机设计手册电刷压降表可查行作者:对应的气隙磁通Φδ需要跟据"铁磁工作曲线的交点来先取,进行计算.(n=(60*α´*Ei)/(P*Nc*Φδ)作者:从铁损表中查出作者:对应的转子铁损Pfe需要跟据"铁磁工作曲线的交点来先取,进行计算作者:从电机计设手册中查出,需要换算成N/CM^(2)作者:从电机计设手册中查出作者:此处选择电刷长宽:0.8*0.8作者:从电机设计手册中查出&APage&P功率效率转速工作特性图作者:以机壳磁密对应查表作者:以齿部磁密对应查表作者:以齿轭磁密对应查表